Один из методов лечения рака дает пациентам «ночное зрение». Вот почему это происходит

В прошлом году исследователи наконец выяснили, почему этот эффект проявляется. Оказалось, что родопсин — светочувствительный белок, находящийся в сетчатке человеческого глаза, — взаимодействует с фоточувствительным веществом хлорин E6, который является одним из важнейших компонентов этого способа лечения рака.

Исследование основано на уже существующих знаниях об органическом соединении сетчатки, которое находится в глазу и обычно не реагирует на инфракрасный свет.

Видимый свет заставляет сетчатку отделяться от родопсина — в результате образуется электрический сигнал, который мозг использует, чтобы человек мог видеть. Ночью мы практически не получаем видимого света, но, как оказалось, этот механизм можно запустить с помощью другой комбинации света и химии.

При инфракрасном свете и введении хлорина сетчатка меняется так же, как при видимом свете. «Это объясняет улучшение остроты зрения в ночное время», — рассказал исследователь Антонио Монари из Университета Лотарингии изданию CNRS в январе 2020 года.

Монари отметил, что изначально ученые не знали, как именно родопсин и его активная группа сетчатки взаимодействуют с хлорином. Впоследствии им удалось это выяснить с помощью метода молекулярной динамики и высокоуровневых химических расчетов.

Команда смоделировала движения отдельных атомов (притяжения и отталкивания), а также разрушение и создание химических связей. Моделирование заняло несколько месяцев и потребовало миллионы вычислений — только после этого удалось добиться химической реакции, вызванной инфракрасным излучением. В реальной жизни она происходит за несколько наносекунд.

«В рамках моделирования мы объединили виртуальный белок родопсина, заключенный в липидную мембрану, с несколькими молекулами хлорина E6 и водой или несколькими десятками тысяч атомов», — объяснил Монари.

Поскольку хлорин E6 поглощает инфракрасное излучение, он взаимодействует с кислородом в глазной ткани и превращает его в высокореактивный синглетный кислород. Метод молекулярной динамики показывает, что, помимо уничтожения раковых клеток, синглетный кислород также может вступать в реакцию с сетчаткой и повышать ночное зрение.

Теперь, когда причины этого побочного эффекта известны, ученые, вероятно, смогут сократить риск его возникновения у пациентов, проходящих фотодинамическую терапию и сообщали, что видели в темноте различные силуэты.

В дальнейшем с помощью этой химической реакции можно даже лечить определенные виды слепоты и сверхчувствительность к свету. Однако пытаться добиться сверхчеловеческого ночного зрения с помощью хлорина E6 категорически не рекомендуется. 

По словам Монари, метод молекулярной динамики помогает раскрывать и другие фундаментальные механизмы, а затем выбирать потенциальные терапевтические молекулы с помощью имитации их взаимодействия в определенном объекте. Например, так можно узнать, почему определенные повреждения ДНК восстанавливаются лучше других. 

Источник.